1984年、グリーンとジョン・シュワルツによって、10次元の超重力理論および超弦理論でアノマリーのない理論が存在することが示されると、超弦理論は脚光を浴びるようになった。特にE₈×E₈のゲージ場を含むヘテロティック超弦理論において、理論の定義される10次元のうち余分な6次元をカラビ-ヤウ多様体でコンパクト化した理論は、低エネルギーで  の超対称性を持つ理論が導かれ、重力を含む統一理論の候補として盛んに研究された。しかし、余分な6次元がコンパクト化されるメカニズムが不明であること、コンパクト化として可能な多様体の種類が無数にあり、その中から1つを選び出すことが摂動論の範囲では不可能であることなどの困難が存在した。
1950年代末から1960年代にかけて強い相互作用をする粒子（ハドロン）が多く発見され、それらの分類とその構成の成り立ちについての考察が始められた。超弦理論の元となった弦理論は、こうした粒子間に働く強い力の性質を記述するために考え出された。まず、1950年代はじめにトゥーリオ・レッジェは、ハドロンの散乱実験において、共鳴状態の静止質量の2乗とスピンとの間に直線関係があることを見出した（レッジェ軌道）。1968年にイタリアのガブリエル・ヴェネツィアーノは、レッジェ軌道を再現する非常に簡単な公式で「散乱振幅」として表現した（ヴェネツィアーノ振幅）。その公式を元に、ハドロンは振動する弦であると発表したのが、1970年の南部陽一郎、レオナルド・サスキンド、ホルガー・ベック・ニールセンである。それぞれ独立に発表された彼らの弦理論では、ハドロンは粒子ではなく振動する弦から構成され、粒子はそれぞれの振動モードに対応するというものであった。ただしこの理論では、弦の振動に理論の不安定性を表すタキオンが含まれるという欠陥が内包されていた。南部らの弦理論ではボース粒子のみを記述していてフェルミ粒子は扱えないという問題もあったが、当時はフェルミ粒子を含めてボース粒子以外の記述を弦理論を拡張することで解を得ようという学者は少数派であった。1971年に、フランスのP.ラモン、A.ヌヴォ、アメリカのJ.シュワルツの3人によってボース粒子とフェルミ粒子の両方が扱える模型が提唱された。この模型が、超弦理論へと発展していくことになる。
超弦理論は10次元時空でのみ理論が定式化されるため、超弦理論に基づいた多くのモデルでは、現実の4次元時空を導くために「カルツァ＝クライン理論」のアイデアを応用している。1919年、テオドール・カルツァは5次元時空上での一般相対性理論（重力）を、4次元時空では、マクスウェル方程式（電磁気力）を考えるという理論のイデアをアルベルト・アインシュタインへの手紙の中で明らかにした。論文はしばらくアインシュタインの机の中にあったが、その後アインシュタインの助力を得て1921年に発表された。1926年になって、オスカル・クラインがカルツァの理論を修正して五次元時空の理論に余剰次元を非常に小さなスケールに折りこむというコンパクト化の理論を組み込んだ理論を発展させ、カルツァ＝クライン理論として知られるようになった。
ブレーン描像を宇宙論に適用した理論は、ブレーンワールドと呼ばれ、典型的な模型では我々はこのブレーンの上に住んでいることになる。またこのモデルでは、量子力学で使われる3つの力に対して、何故重力が極端に弱いのかを説明がつけられるとしている。つまり、他の3つの力、即ち、電磁気力（電磁力ともいう）、弱い力、強い力に比較して弱いのは、他の次元にその大半が逃げてしまっているためと考えられる。これに関連して、例えば宇宙論のインフレーションをブレーンの運動で捉えるなど、様々な研究がなされている。なお、ビッグバンは我々の存在する宇宙が所属する膜と他の膜の接触によるエネルギーが原因で起こったとするモデルもあり、エキピロティック宇宙論と呼ばれている。通常のインフレーションを導出しようとする試みも進行中である。
志賀直哉の異母妹・淑子と山際太郎の次男として、神戸市に生まれる。疎開先だった福島県出身と言われることが多いが、実際はほとんど東京で過ごしていた。麻布学園時代に同級生の佐藤重臣と、映画評論同人誌を発行。慶應義塾大学文学部フランス文学科卒業。新東宝映画製作所入社後、内田吐夢監督の『たそがれ酒場』（1955年）にてフォース助監督を務める。その後は、石井輝男監督らに師事した。1961年の新東宝倒産後、同社のプロデューサー・佐川滉の佐川プロダクション製作で、大宝が配給した『狂熱の果て』にて監督デビュー。そのかたわら、「映画評論」に評論を発表し、小津安二郎、黒澤明、木下恵介、今井正ら巨匠監督を批判している。1964年以降は、国際放映の専属として、多くのテレビ映画を監督。1969年にフリーランスになる。1970年、『現代日本映画論大系 3』（冬樹社）に論文『チグハグなぼくらのたたかい』が収録される。脚本家の市川森一、TBSプロデューサーの橋本洋二とで「一二三トリオ」と呼ばれ、『コメットさん』に始まる「ブラザー劇場」の一連のテレビ映画（国際放映製作）や、後の第二期ウルトラシリーズでも数多く監督する。オウム問題や拉致問題に関する社会評論を展開している。首都圏女性連続殺人事件や狭山事件などの冤罪支援運動や死刑制度廃止運動、被逮捕者の人権擁護運動などでも知られる。2000年代に入ってからは舞台劇の演出を手がけている。2005年8月12日、石井輝男が死去した際には、葬儀委員長を務め、その後は石井輝男プロダクションの代表を石井から引き継いだ。